工作面顶板岩石移动与破断规律研究

以某矿西1采区首采工作面为研究对象,对该工作面顶板岩梁的直接顶的初次跨落步距、老顶初次来压步距及岩梁的周期来压步距进行了计算研究,又通过对工作面支架的工作阻力实测,验证了理论计算的上述各值,从而为该工作面顶板管理提供了理论依据。     

袁店二矿首采工作面顶板运动规律研究

通过对淮北矿业集团袁店二井煤矿首采工作面的矿压观测,分析首采工作面的顶板运动规律,得到老顶周期来压时间和周期来压步距,然后根据来压步距对直接顶和老顶进行分级,为指导采煤工作面顶板管理提供帮助,也为该矿后续工作面的顶板维护提供了一定的借鉴意义。     

综采面回采速度对基本顶初次断裂失稳的影响规律

工作面推进速度会影响顶板岩层的应力分布状态与断裂结构,进而影响顶板系统的稳定以及工作面矿压。首先,采用理论分析和现场实测的方法,分别建立了顶板力学模型和采场支架力学模型;其次,分析了推进速度对基本顶初次断裂极限跨距、三铰拱结构中临界滑落失稳系数和临界回转失稳系数的影响,揭示了推进速度对工作面支架阻力的影响规律;最后,结合神东矿区部分综采工作面来压步距和支架工作阻力,验证本模型的可靠性。研究结果表明：在仅考虑厚跨比影响下,当厚跨比为0.67时,固支梁最大位移的位置由两端顶部向中部底端转变;当厚跨比由0.67减少至0.50时,固支梁最大位移由2.04 mm迅速增加至3.29 mm,基本顶易发生断裂失稳;随着推进速度增加,临界滑落失稳系数呈对数降低,而基本顶初次断裂极限跨距和临界回转失稳系数均呈对数增加;滑落失稳对支架产生的附加静载随推进速度增加而减小,表明增加推进速度可有效减少滑落失稳对支架产生的附加静载,从而减少工作面初次来压时压架事故的发生概率。     

综采支架工作阻力监测系统在付煤公司3上403工作面的应用

基于应变原理研发的高精度支架工作阻力监测系统,应用于付村煤矿综采面液压支架工作阻力实时监测,分析得出工作面直接顶来压步距为18.5m,基本顶初次来压步距平均为3 6.5m,基本顶周期来压步距平均为10.5m;支架选型基本合理,富余系数较大,在工作面没有特殊构造的条件下,ZY6400-25/53型掩护式液压支架能够满足顶板来压的要求;所采用的监测方法可为类似工作面的矿压观测工作提供借鉴.     

张家茆14202综采工作面矿压规律分析

对张家茆矿14202综采工作面进行了观测,观测了综采支架活柱下缩量、顶底板移近量、顶板来压强度等参数.观测研究表明老顶来压强度不高,支架能平衡顶板压力,满足工作面正常开采时对支护阻力的要求.总结了浅埋煤层多煤层开采综采工作面的矿压显现规律.针对其顶板的支护状况及灾变危险,提出了改善支护的措施,为实现综采工作面安全开采提供了依据.     

倾斜薄煤层开采工作面覆岩活动的规律

为解决倾斜薄煤层顶板控制技术难题,以东风煤矿倾斜薄煤层开采为背景,运用RFPA2D软件,建立数值模型,分析不同倾角下薄煤层工作面覆岩活动规律及顶板失稳特征。结果表明:倾斜薄煤层开采后,直接顶从采空区中部偏上向采空区弯曲,最后发生断裂破坏形成冒落带,顶板冒落沿层面向下滑动,冒落呈不对称形状;倾斜薄煤层工作面煤体上段顶板压力最大,下段次之,中段最小;随着煤层倾角的增大,顶板沿煤层倾斜方向的分力增大,垂直作用在支架上的分力减小,导致工作面推进方向的工作面矿压显现逐渐变缓,顶板下沉量也将变小。该研究为类似地质条件的倾斜薄煤层工作面顶板控制提供了理论依据。     

芦岭煤矿10#煤层顶板特征

利用钻孔资料,统计芦岭煤矿10#煤层顶板30m以内砂岩和直接顶的厚度。依据硬质岩石质量分数、直接顶厚度与采高的比值（Km）分析顶板的岩性类型和顶板的结构类型。结果表明：1”煤层顸板岩体岩性分为硬质岩体、中硬岩体和软质岩体三类,分别约占矿区的50％、35％、15％;顶板结构类型为老顶直接覆盖型、伪顸＋老顶型、直接顶＋老顶型和伪顶＋直接顶＋老顶型四种;顶板工程地质类型分为无周期来压、有周期来压和周期来压强烈三种,依次占矿区的49％、50％、1％。该矿地质条件较好,研究结果为矿区工作面布置方法、顶板支护方式的选择提供了依据。     

“三软煤层”支承压力下沿空掘巷锚网支护技术

根据三软煤层围岩力学性质,研究了直接顶与老顶的构成和直接顶、老顶初次来压与周期来压步距以及顶板压力的变化规律,提出了加大初撑力及时护顶等控制顶板运动显现的措施以及防止煤壁片帮和支架插底的技术措施并付之实践,取得了三软煤层大采高控制围岩的预期效果。     

南梁综采工作面矿压力规律

为研究南梁煤矿20203综采工作面矿压规律,通过实测工作面支架阻力、活柱下缩量、顶板移近量、顶板来压强度以及巷道变形参数等,获得了初次来步距、支架阻力的动载系数、老顶来压的强度等参数.研究结果表明:支架可以平衡顶板的压力,满足工作面开采时对支护强度的要求.总结了南梁矿浅埋煤层综采工作面的矿压显现规律,提出了提高支架初撑力等改善措施,为实现浅埋煤层综采工作面安全开采提供了可靠依据.     

煤柱下综采工作面矿压特征及水力压裂切顶控制

【目的】为分析煤柱下方综采工作面受集中应力影响的强矿压显现特征，以霍洛湾矿31106工作面过上覆集中煤柱为工程背景进行研究。【方法】通过工作面实测支架阻力精细化分析过煤柱期间的矿压特征和支架适应性，开展相似材料模拟实验，揭示工作面过煤柱的强动压机理，并提出过煤柱的水力压裂切顶控制技术。【结果】结果表明：工作面出煤柱期间，支架阻力整体由大到小依次为中部、下部、上部，工作面周期来压步距为10.85 m,平均持续长度为4.27 m,占周期来压时长的40%,平均动载系数达到1.4.出煤柱期间支架载荷超过正常工作阻力(35 MPa)的比例分别为：32.14%、63.83%和87.94%,支架受顶板断裂的动载作用并承受长时间的高静载作用。相似材料模拟表明，出煤柱时上覆岩层形成的“T型结构”失稳发生整体的回转下沉，引起下部工作面老顶同步破断，造成工作面大范围支架阻力的增加，液压支架安全阀开启率达到31.2%,存在压架风险。【结论】据此提出了工作面过煤柱的水力压裂切顶技术，现场试验表明水力切顶后工作面在出煤柱后10 m范围内并没有出现强矿压显现，降低了支架承受的动载荷和高静载，未发生强动载压架现象。     

云冈矿综采工作面采高与矿压关系初探

本文通过对云冈矿在薄煤层、中厚煤层和厚煤层开采的三个综采面顶板及矿压有关参数分析,着重论述了采高与直接顶、老顶来压步距、支架最大工作阻力之间的关系及其应用.     

大采高工作面矿压显现规律探讨

1282（3）工作面是丁集矿深部开采首个大采高工作面,掌握大采高工作面的顶板运动规律、矿压显现特征,对于指导后续大采高开采过程中的支架选型,工作面安全生产管理,两巷的加强支护和区段煤柱的留设等意义重大,本文开展了直接顶初次垮落、老顶初次来压、周期来压步距的观测,为后续类似条件下安全管理提供基础数据。     

大采高工作面等效直接顶与顶板结构研究

在现场实测统计分析的基础上,通过模拟实验和数值计算,揭示了大采高工作面直接顶变厚和覆岩结构铰接点上移的机理,给出了"等效直接顶"的定义。研究得出浅埋煤层大采高工作面顶板结构主要表现为双关键层结构,下组关键层为"高位台阶岩梁"结构,上组关键层为"短砌体梁"结构,工作面来压将出现大小周期来压现象。等效直接顶的破断为上部拉破断下部剪破断,等效直接顶的重量是工作面支架载荷的主要来源。大采高工作面支架初撑力应大于等效直接顶的重量,支架工作阻力主要由等效直接顶重量构成,占77%,支架额定工作阻力约为初撑力的1.3倍。     

浅埋薄基岩大采高工作面顶板破断特征和来压规律

为了揭示浅埋薄基岩大采高工作面顶板破断运动结构特征,在张家峁煤矿22201工作面辅运顺槽内施工3组钻孔,现场观测不同层位的顶板位移量,钻孔窥视顶板破断位置,实测统计对应的工作面支架工作阻力和超前支架工作阻力。结果表明:工作面上方顶板分层垮落,具有显著的时间和空间效应;顶板破断超前于工作面来压,超前破断距离约15～20 m;顶板冒落带高度15～18 m,平均顶板破断角65°;初次来压形成非对称三铰拱结构,周期来压形成台阶岩梁结构;端头区域内倾向不同层位的顶板呈弧形拱状冒落。工作面初次来压步距为32 m,来压时支架的平均工作阻力11 448 kN/架,周期来压步距为10～15.8 m,平均13 m,来压时支架的平均工作阻力10 343 kN/架,支架选型合理且利用率高;回风顺槽侧超前支承压力显现较明显,超前支承压力峰值位于工作面前方5 m内,显著影响范围约为10 m,一般影响区为15 m.     

大采高浅埋煤层工作面矿压显现特征模拟及试验分析

为研究浅埋煤层在大采高条件下顶板运移规律及矿压显现特征,通过构建数值模型研究了3～7 m采高条件下的顶板破断过程及来压规律,构建物理模型分析了顶板垮落及支架工作阻力变化特征。研究结果表明:随着采高的增大,顶板回转角度不断增大,且出现了明显的台阶下沉现象,采高从3 m增大到7 m地表沉降量增加了3.5 m,顶板的初次来压及周期来压步距整体呈增大趋势;煤壁支承压力峰值随采高增大往工作面前方迁移,影响范围也不断增大,在采高5 m时达到了最大值10.53 MPa,之后回落并趋于稳定,证明支承压力并非随采高增大而持续增大;随着采高的增大顶板卸荷损伤区域迅速向上扩展,使上覆岩层裂隙充分发育,诱发顶板的大范围切落,大采高形成了"悬臂梁-砌体梁"结构,形成了工作面的剧烈来压。物理模拟结果表明,切顶发生时支架工作阻力提升到了9 614 kN,较周期来压时增大了16.1%,比普通采高时有了较大的提升。因此选取合理的采高对于保证采空区稳定减少顶板灾害事故至关重要。     

综采工作面"扇形"开采矿压显现规律研究

3313综采工作面初采阶段为扇形开采,初次放顶期间矿压显现规律与普通综采工作面不同,通过现场详细设点进行矿压观测,摸清直接顶和老顶初次跨落规律,对类似条件下的扇形开采工作面矿压显现现象有很好的借鉴作用,从而能够提前采取可靠的顶板维护措施.达到安全生产的目的.     

基于弹性地基梁理论的端面顶板稳定性分析

端面冒顶一直是影响工作面安全高效开采的一大技术难题。本文采用弹性地基梁理论建立了端面顶板挠度微分方程,并运用PHASE 2D有限元软件建立了端面顶板稳定性数值模型,获得了煤层埋深、支架刚度、煤体刚度等因素对充填开采工作面端面顶板稳定性的影响。研究结果表明：（1）采深越大或液压支架刚度越小,端面顶板下沉越明显;煤层地基系数或顶板弹性模量增大时,端面顶板下沉有所减小,但影响较为有限;从可行性考虑,提高液压支架刚度,可以有效控制工作面顶板变形,降低端面冒顶及煤壁片帮的风险。（2）煤层埋深从200 m增加至250 m、300 m时,工作面前方塑性区宽度及支承压力显著增大,直接顶最大下沉量分别为61 mm、78 mm、96 mm。（3）煤层弹性模量从2 500 MPa增大至3 500 MPa、4 500 MPa时,工作面前方支承压力峰值略微增大,工作面前方煤体塑性区宽度也略微增大;直接顶下沉量略微减小。（4）现场观测表明,充填开采条件下支架阻力较小,工作面区域矿压显现不明显,顶板下沉得到有效控制。     

澄合二矿24504综采工作面矿压显现特征

澄合二矿5号煤层松软、顶板稳定性差、煤层厚度较大,开采条件复杂,24504工作面为澄合二矿第1个采用1次全厚综采开采的工作面。采用现场观测方法,研究了24504工作面的矿压显现特征。工作面初次来压步距为31 m,平均来压步距9.4 m.工作面存在比较明显的周期来压来压现象,但来压强度变化相对较小;工作面平均支架工作阻力为2 500 kN/架,周期来压期间平均支架载荷3 713 kN/架,周期来压时平均最大支架载荷达到4 052 kN/架;工作面支架适应性比较好,主要设备选型配套合理。     

走向长壁高档采煤工作面支护力

1．控顶中距和压力 走向长壁工作面顶板的控制，因老顶强大的压力，直接顶悬臂的距离越大，直接顶弹性下垂量由煤壁至老塘逐渐增大，作用在控顶区单体上，从煤壁到老塘压力巨增，就尽量减少控制顶板的距离，让顶及时冒落。     

工作面顶板二次断裂的研究

本文通过对现场工作面来压所进行的预测预报所观测到的工作面顶板二次断裂现象进行分析,建立了工作面项板三次断裂的力学模型,研究表明对于各种不同的顶板三次断裂均有可能发生,它与顶板上覆岩层的变形特性和煤体或直接顶的变形特性有关并且提出通过提高工作面支架阻力是难以控制顶板二次断裂发生的,同时指出对于三次断裂不是控制其位置而在于采取安全措施通过三次断裂区域。图4,袁2,参3。